A tömeganalizátorból kilépő pozitív ionokat az elektronsokszorozó első elektródjához (dinódájához) irányítjuk. A dinódára negatív feszültséget kapcsolunk, így az magához vonzza a pozitív ionokat. A dinóda aktív felületébe ütköző ion egy vagy több elektront vált ki a felületből. Ezeket a primer elektronokat aztán, megfelelő feszültséget alkalmazva, egy újabb aktív felületre, a következő dinódára irányítjuk, ahol szekunder elektronokat váltanak ki. Ha az egymást követő ütközések során az elektronok megfelelően nagy energiára tesznek szert, akkor ütközésenként átlagosan egy elektronnál többet váltanak ki, így az ütközési folyamat kellő számú ismétlésével igen nagyszámú elektron állítható elő. A tipikus végső sokszorozási faktor nagyságrendje 104 és 108 között van. Az elektronsokszorozó kimeneténél egy kollektor elektród fogja fel az elektronokat. Az elektronsokszorozóra úgy adják a feszültséget, hogy a bemeneti része negatív potenciálon van, míg a kollektorhoz legközelebb eső, másik végét földpotenciálon tartják. Az alkalmazott feszültség általában néhány kV. Az elektronsokszorozón belül a potenciálgradiens a helytől függően változik, ez a potenciálkülönbség segíti az elektronok mozgását a csövön belül. A kimenetnél jelentkező diszkrét töltésimpulzust egy nagyon gyors előerősítő érzékeli. Az előerősítő kimenő jele egy második erősítőre érkezik, amely diszkriminátorként működik, csak az olyan jeleket engedve a kimenetre, amelyek egy előre beállított küszöbértéknél nagyobbak. Így szűrhető ki a zaj, amely az esetleges emisszióból, illetve szórt fotonoktól és semleges részecskéktől származik, és amelynek az amplitúdója általában kisebb, mint a jelé. A diszkriminátor kimenő jelének szélessége általában kisebb mint 10 ns. Ezeket a kimenő impulzusokat aztán egy számláló áramkör számlálja.